红粘土高填方地基处理技术

常付杰

（中铁建设集团有限公司 100040）

0 前言

我国南方地区红粘土分布极广，随着西南地区开发战略的不断深入，一些大型工程中的高填方红粘土地基由于上部附加荷载较大，原有的硬塑土层与下卧层承载力的差别，容易造成下层后期沉降量变大，产生不均匀沉降，从而导致工程后期维护费用较大，因此，红粘土区域的地基处理问题日趋重要。本文依托贵州地区某项目的工程实例，对于红粘土区域高填方地基的处理方法进行分析研究，以期为后续的相关工程设计与施工提供参考。

1 红粘土区域地质特点

碳酸盐类岩石形成的红粘土是最早被发现、分布最广、也最为典型。红粘土属于区域性特殊土，国内外关于红粘土特性的文献较多，不同母岩、不同环境下红粘土的工程特性也略有差异，总得来说红粘土的具有：（1）高天然含水率。（2）高塑性及粘粒高分散性。（3）高饱和度、低液限指数。（4）高孔隙比、低密度。（5）高比重。（6）高强度、低压缩性等典型特性。对于工程地基来说主要表现为表面宜收缩，上硬下软，裂隙发育的宏观特征。

贵州地区为典型的喀斯特地貌，岩溶强发育，多石牙、溶槽、溶洞等，加之红粘土的沿裂隙发育特点。这就造成了红粘土土层在平面和纵向厚度的不均匀性。土层的厚度往往变化剧烈，对于红粘土区域的高填方地基工程来说，更加容易导致地基的不均匀沉降。

对于公路工程及机场类工程来说，红粘土的不良特性将导致地基压实性能较差，使路基及道面板出现裂缝，从而带来安全隐患。对于普通房建工程，采用筏板基础或无地下室的其他类型基础，若上部附加荷载较大，房心区域也较容易产生不均匀沉降，导致地面或筏板产生裂缝，影响结构的正常使用。尤其在高填方工程中，经地基处理后的红粘土具有较好的结构强度，常用作天然地基使用，如若上部有较大附加荷载或者振动荷载，地基处理不当，危害性将会更大。

2 红粘土地基处理方法

按通过多年的实践和相关理论研究，对于红粘土的地基处理主要形成了以下几种方式：

2.1 晾晒法

经过晾晒，降低红粘土的天然含水量，有益于红粘土的压实。这种方法依赖于天气的好坏，对于多雨天气的我国南方地区（如贵州）来说，这种方法较难应用，工程中的运用效果并不理想。

2.2 换填垫层法

采用压实性好的级配碎石、石渣、灰土、矿渣或土工合成材料加筋垫层等，将红粘土换掉，再进行碾压密实。这种方法对于地基处理面积不大的工程来说较为合理，但对于大面积的回填或换填工程，则造价较高，工期也相对较长。

2.3 深层搅拌法

深层搅拌法是利用深层搅拌机械在软弱地基内，边钻进边往软土中喷射固化剂，通过搅拌机械的搅拌，使固化剂与软土结合，形成具有整体性、水稳性和足够强度的地基土。根据上部结构的要求，可对软土地基进行柱状、壁状和块状等不同形式的加固。主要固化材料有石灰、粉煤灰、水泥及化学材料等。

2.4 强夯法

强夯法是为提高软弱地基的承载力，用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结的方法。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对高饱和度的红粘土地基，则应采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换，并应通过现场试验确定其适用性。此方法适用于远离市区且季节降水量较少的地区。

2.5 挤密桩法

挤密桩法是用冲击或振动方法，把圆柱形钢质桩管打入原地基，拔出后形成桩孔，然后进行素土、灰土、石灰土、水泥土等物料的回填和夯实，从而达到形成增大直径的桩体，并同原地基一起形成复合地基。挤密桩法在红粘土区域应用较多，效果良好，但施工工期较长。

2.6 梁板结构法

对于红粘土层较厚或高回填工程，上部附加荷载较大时，承重地面采用现浇钢筋混凝土梁板式结构，此方法施工速度快，可以有效防止不均匀沉降，但造价相对较高。

2.7 分层回填红粘土、碎石碾压法

通常采用红粘土、碎石等分层回填压实，分层厚度应通过现场试验确定。采用碎石分层回填法对于石料丰富的贵州等地区，此方法应用效果较好，且受天气等因素影响较小。但对施工质量应有较高要求。

3 工程实例分析

3.1 工程地质概况

某新建项目位于贵州地区，该地区为溶蚀沟谷地貌，由风化剥蚀与岩溶溶蚀形成。现场地形北高南低，场地地层按其成因自上而下分为素填土、耕土、红粘土和强风化及中风化泥质石灰岩组成，北面开挖后为强风化、中风化泥质石灰岩。

3.2 工程场地现状

在场地南面存在面积约22500平方米的填方区，（场地剖面示意图见图1）。回填区域最深达12米，由于工期紧急，且施工环境受天气影响较大，开挖的红粘土未经过处理，即作为填料回填，回填土质结构松散，承载力低。加之上部地面附加荷载较大，设计地坪地基承载力特征值fak需要达到80～100KPa，压实系数控制在0.900，未经地基处理的红粘土回填区域不能满足设计及使用要求。

图1 场地剖面示意图

3.3 地基处理方案设计

3.3.1 设计原则

设计方案阶段以变形控制为主，兼顾承载力要求。结合场地实际，采用梁板结构处理最为理想，但工期长，且造价相对较高，为了确保工程工期，通过多种方法对比及专家论证，并进行了当地工程实例的考察，对回填区域初步采取分区分层回填的处理方案。

选取实验区域进行先期施工，验证方案可行性，并根据实验结果适当调整方案。

3.3.2 设计分区

该工程室内±0.000绝对标高为908.45，根据场地回填土厚度情况，将回填区划分为3个区域：Ⅰ区为回填土厚度h＞4m地基，面积约6000m2；Ⅱ区为回填土厚度2m＜h≤4m地基，面积约6200m2；Ⅲ区为回填土厚度h≤2m，面积约10300m2；Ⅳ区为挖方区。

3.3.3 地基处理施工参数

(1)Ⅰ区：回填红粘土并平场至标高906.50m，采用推土机或挖掘机适当平整后，采用压路机来回静压，以压路机轮迹小于1cm为标准，在填土表层铺设40cm碎石垫层，之后铺设厚110cm块石大渣层，待块石大渣层铺设完毕后，采用振动碾压，碾压密实后视高程情况增加块石大渣，碾压至顶标高为908.00m（填土厚h＞4m）。

(2)Ⅱ区：回填土平场至906.80m，采用推土机或挖掘机适当平整后，采用压路机来回静压，以压路机轮迹小于1cm为标准，在填土表层铺设40cm碎石垫层，之后铺设80cm块石大渣层，待块石大渣层铺设完毕后，采用振动碾压，碾压密实后视高程情况增加块石大渣，碾压至顶标高为908.00m（填土厚2＜h≤4m）。

(3)Ⅲ区：回填土平场至907.20m，采用推土机或挖掘机适当平整后，采用压路机来回静压，以压路机轮迹小于1cm为标准，在填土表层铺设80cm块石大渣层，待块石大渣层铺设完毕后，采用振动碾压，碾压密实后视高程情况增加块石大渣，碾压至顶标高为908.00m（填土厚度h≤2m）。局部回填较薄地段，平场标高907.20m以上遇到原生红粘土层，即可直接采用压路机静压。

(4)Ⅳ区：挖方区平整场地至907.90m，在红粘土表层铺设0.3m碎石垫层，采用振动碾压，碾压至顶标高为908.20m。

3.4 地基处理效果分析

对分区分别进行局部实验并检测结果，检测方法为通过承载板试验测试地基的回弹模量评价地基承载力，结合灌砂法压实度检测试验检测压实系数。实验过程中，由于雨天较多，降水量较大，地基处理初步设计方案效果不够理想，且分区域进行回填并压实施工进度缓慢，无法满足施工进度要求。

3.5 地基处理调整方案

针对现场情况制定了地基处理调整方案，即按标高开挖平整场地并机械碾压密实后直接采用分层铺设级配渣石的处理方式，第一层厚度根据现场确定，以压路机可以震动碾压为宜，之后每层厚度不大于500mm，碾压至场平标高908.00m。检测结果显示，场地压实度平均值为0.936，场地受力均匀，承载力满足工程设计要求，地基处理效果较为理想。

4 结论

本文介绍了红粘土的特性及红粘土区域常用的地基处理方法，结合工程实际及工期要求，对于高回填区，雨量较少时可采用红粘土分层回填压实的方式，附加荷载较大时可参考分区回填压实的方案，对于雨量较大且地面附加荷载较大的工程，似可采用红粘土直接回填至场平标高下2m并碾压密实，然后采用块石大渣分层回填的方式，压实效果较好，且施工工期短，造价相对较低，该方法的成功对于渣石丰富的红粘土高高填方工程具有参考价值。此外，对于地基处理方法的选取，应参照现有的地基处理方法和当地工程经验，采用合理、安全、经济的地基处理方法。